DE10325530A1

DE10325530A1 - Verfahren zur Herstellung mit Formteilen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10325530A1
Application number: DE2003125530
Authority: DE
Inventors: Otto Leiritz
Original assignee: DAT AUTOMATISIERUNGSTECHNIK GM; DAT AUTOMATISIERUNGSTECHNIK GmbH
Current assignee: DAT AUTOMATISIERUNGSTECHNIK GM; DAT AUTOMATISIERUNGSTECHNIK GmbH
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen sowie eine Vorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens. Um Spritzgieß-Formteile in geringen Stückzahlen kostengünstig herzustellen, wird ein Verfahren vorgeschlagen mit den Schritten Herstellen eines Vorformlings mittels einer Vorformlingherstellungsanlage (2), Zuführen des Vorformlings zu einer durch die Vorfomlingherstellungsanlage (2) direkt belieferbaren Spritzgießanlage (3), Einlegen des Vorformlings in die Spritzgießform einer Spritzgießmaschine (4) und Hinterspritzen des Vorformlings mit einer Spritzgießmasse. Eine entsprechende Vorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens umfasst eine Vorformlingherstellungsanlage (2) sowie eine von der Vorformlingherstellungsanlage (2) direkt belieferbare Spritzgießanlage (3) mit wenigstens einer Spritzgießmaschine (4). Durch die anforderungsgenaue Herstellung eines passenden Vorformlings und das Zusammenspiel von Vorformlingherstellung und Spritzgießen können in kürzester Zeit unterschiedlichste Formteile auf Kundenanforderung gefertigt werden. Diese besonders flexible Herstellung ist zudem gegenüber herkömmlichen Verfahren wirtschaftlich vorteilhaft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der Herstellung von Formteilen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Kunststoff-Spritzgießverfahren, also Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus einer Pulver- oder granulatförmigen Kunststoff-Spritzgießmasse, ist es von Nachteil, dass ein Wechsel der Spritzgießmasse wegen der erforderlichen Reinigung der Spritzeinheit, insbesondere des Zylinders, nur mit einem erheblichen Aufwand möglich ist. Bei bekannten Spritzgießverfahren werden daher hauptsächlich Teile in Großserie produziert, um die Herstellungskosten gering zu halten. Eine Herstellung von einzelnen Formteilen oder abgeschlossenen Formteilsätzen mit geringen Stückzahlen ist daher wirtschaftlich nicht sinnvoll.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Spritzgieß-Formteile in geringen Stückzahlen kostengünstig herzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. durch eine Vorrichtung nach Anspruch 7 gelöst.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, Einzelteile, Kleinst- oder Kleinserien, dadurch herzustellen, dass ein zuvor anforderungsgenau hergestellter Vorformling in die Spritzgießform eingelegt und mit der Spritzgießmasse hinterspritzt wird. Als Spritzgießmasse wird dabei vorzugsweise Kunststoff verwendet. Die Erfindung ist aber nicht auf Kunststoff-Spritzgießen beschränkt. Sie ist auch auf andere Spritzgieß-Verfahren, insbesondere das Spritzgießen von Metallen, anwendbar.

Während bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren eine Vielzahl von Rohteilen durch Spritzgießen hergestellt wird, welche dann später nachbear beitet werden, beispielsweise lackiert, beschichtet oder mit einem Gewebe, beispielsweise einem Teppich, versehen werden, sieht die Erfindung vor, zunächst einen individuellen Vorformling herzustellen, welcher dann durch das Hintersprizen mit einer Spritzgießmasse zu einem individuellen Einzelteil verarbeitet wird. Der Vorformling wird dabei erst auf Anforderung hergestellt und der Spritzgießanlage direkt zugeführt. Die Zuführung des Vorformlings erfolgt dabei derart, dass die Hinterspritzung unmittelbar durchgeführt werden kann, so dass von dem Beginn des Herstellungsprozesses, beispielsweise einer Anforderung oder eines Abrufes eines bestimmten Formteiles oder eines Teilesatzes bis zur fertigen Auslieferung des Teiles wenige Minuten vergehen.

Als Vorformling kann dabei beispielsweise eine Metallfolie, eine bedruckte Kunststofffolie, ein vorlackiertes oder anderweitig oberflächenbehandeltes Blech oder Gewebe, beispielsweise Teppiche in verschiedenen Dekors, verwendet werden.

Erfindungsgemäß ist die Vorformlingherstellung direkt mit der Spritzgießanlage verbunden. Beide Verfahrensschritte sind derart aufeinander abgestimmt, dass ein reibungsloses Zusammenspiel von Vorformlingherstellung und Spritzgießen erfolgt. Vorformlingherstellungsanlage und Spritzgießanlage bilden mit anderen Worten eine Verfahrenseinheit.

Durch dieses Herstellungskonzept ist nicht nur eine äußerst wirtschaftliche Herstellung von einzelnen Formteilen möglich. Die Herstellung von unterschiedlichsten Teilen, beispielsweise vorderer Stoßfänger, rechter Kotflügel, linke Türverkleidung mit Dekortyp A, rechte Türverkleidung mit Dekortyp B usw. ist damit auf Abruf („just in time") möglich.

Ein Materialwechsel in der Spritzgießmaschine ist hierbei nicht erforderlich. Vielmehr wird für jedes Formteil die gleiche Spritzgießmasse als Hinterspritzmaterial verwendet. Dadurch entfallen aufwendige und kostspielige Reinigungsarbeiten.

Mit der vorliegenden Erfindung können somit auch Sonderserien oder Sonderartikel äußerst wirtschaftlich hergestellt werden, beispielsweise einzelne Stoßfänger, Instrumententafeln, Innenverkleidungen, Möbelartikel usw.

Eine Einlagerung von Rohteilen oder nachbehandelten, beispielsweise lackierten Teilen ist nicht mehr erforderlich, so dass die Lagerkosten im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren gering sind.

Das Verfahren zeichnet sich vor allem durch besonders kurze Prozesszeiten aus. Auf Anforderung können gleichzeitig oder aber kurzzeitig hintereinander Einzelteile bzw. ein Teilesatz, beispielsweise Stoßfänger, Kotflügel und Türverkleidungen, hergestellt werden und ohne Zwischenlagerung an den Endkunden weitergegeben werden.

Von Vorteil ist darüber hinaus, dass bei einem fehlerhaften Spritzgießteil dieses sofort nachgefertigt werden kann, ohne dass eine erneute Umstellung des Prozesses erforderlich ist. Bei einer Nachfertigung ist es zudem nicht erforderlich, einen kompletten Teilsatz nachzufertigen. Vielmehr ist auch die Nachfertigung einzelner Teile möglich.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen oder deren Unterkombinationen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt:
1 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Vorformlingherstellungsanlage 2 sowie eine Spritzgießanlage 3 mit mehreren Spritzgießmaschinen 4a, 4b, 4c, ..., 4n. Die Vorformlingherstellungsanlage 2 umfasst ein Materiallager 5, in dem das Vorform lingmaterial als Rollen- oder Platinenware gelagert ist. Typischerweise werden dabei einige dutzend Vorformlingmaterialen bereitgestellt. In der Figur sind beispielhaft nur zwei Materialrollen 6 sowie ein bereits zugeschnittener Materialstapel 7 abgebildet. Das Materiallager 5 umfasst dabei vorzugsweise einen Tiefziehfolienspender und ist vorzugsweise doppelstöckig ausgestaltet, damit eine fortlaufende Produktion auch bei einem Chargenwechsel gewährleistet ist.
An das Materiallager 5 schließen sich mehrere Zuschneidestationen 8 an, in denen insbesondere das in Rollenform vorliegende Vorformlingmaterial auf die erforderliche Länger zugeschnitten wird. Dabei ist vorzugsweise jeder Materialrolle 6 eine eigene Zuschneidestation 8 zugeordnet. Vorzugsweise können mit jeder Zuschneidestation 8 von Teil zu Teil unterschiedliche Zuschnittlängen realisieren werden. In der Abbildung sind wiederum beispielhaft nur vier Zuschneidestationen 8 abgebildet.
An das Materiallager 5 mit den Zuschneidestationen 8 schließt sich das eigentliche Kernstück der Vorformlingherstellungsanlage 2, ein drehbarer Rundtisch 9 mit eine Vielzahl von Umformstationen 10 an. Jede dieser Umformstationen 10 umfasst ein Umformwerkzeug 11, beispielsweise eine Tiefziehanlage für Folien, eine Infrarotheizanlage mit Presse für Teppiche oder ein Metallziehwerkzeug. Zwischen Zuschneidestationen 8 und Rundtisch 9 angeordnete Einlegeroboter 12 auf Linearschlitten entnehmen die verschiedenen Zuschnitte bzw. die bereits mit den richtigen Abmessungen vorhandene Vorformlingmaterialien und legt diese in die Umformwerkzeuge 11 im Rundtisch 9 ein. Anstelle der Rundtischanlage können selbstverständlich auch nebeneinanderliegende Umformstationen, beispielsweise in Form eines Kettensystems, verwendet werden. Am Rundtisch 9 ist zudem eine zusätzliche Beschnittstation 13 für den Randbeschnitt, beispielsweise eine Laseranlage vorgesehen. Zusätzlich kann beispielsweise auch eine Stanzanlage usw. eingesetzt werden. Alternativ zu dieser Anordnung können auch stationäre Umformstationen 10 vorgesehen sein, um die die Roboter bewegt werden. Dies ist insbesondere bei schweren Maschinen, beispielsweise Stanzmaschinen, vorteilhaft.
Zwischen Vorformlingherstellungsanlage 2 und Spritzgießanlage 3 ist ein Werkstückträgerfördersystem 14 in Form eines Kreispaternosters angeordnet. Anstelle dieses Fördersystems kann auch ein führerloses Transportsystem (FDS) verwendet werden. Der Kreispaternoster ist dabei als zweistufiger Rollenförderer mit Ausschiebeeinheiten und Lesegeräten 15 an jeder Spritzgießmaschine 4 ausgestaltet.
Am Rundtisch 9 ist wenigstens ein entsprechender Industrieroboter 16 zur Befüllung von Werkstückträgem vorgesehen, die mit Hilfe des Fördersystems 14 die einzelnen Spritzgießmaschinen 4 der Spritzgießanlage 3 mit den fertig hergestellten Vorformlingen versorgen.
Jede Spritzgießmaschine 4 ist mit einem Lift 17 für Werkstückträger an das Werkstückfördersystem 14 angeschlossen. Optional weist jede Spritzgießmaschine 4 einen Pufferbereich 18 für Werkstückträger auf, um eine ggf. erforderliche Ruhezeit für die Vorformlinge sicherzustellen. In einem Roboterraum 19, der als Sauber- oder Reinraum ausgeführt werden kann, befindet sich wiederum ein Industrieroboter 20, der die Vorformlinge in die Schließeinheit 21 einlegt. Die Schließeinheit 21 ist mit einer entsprechenden Spritzeinheit 22 verbunden, welche die Formmasse dosiert, plastifiziert und in das geschlossene Werkzeug einspritzt. Der Roboter 20 zum Einlegen der Vorformlinge in die Spritzform dient zugleich zum Entformen der Teil und zum Ablegen der fertigen Formteile, so dass ein vollautomatischer Spritzgießvorgang möglich ist.
Jeder Spritzgießmaschine 4 ist ein Lesegerät 15 zur automatischen Qualitätskontrolle der fertigen Formteile zugeordnet. Diese Lesegeräte 15 sind, ebenso wie sämtliche anderen Steuerungen, beispielsweise der Spritzgießmaschinen 4, der gesamten Fördertechnik 14, sämtlicher Umformstationen 10, der Zuschneidestationen 8, der Roboter 12, 16, 20 usw. über eine zentrale Steuereinheit 23 verbunden. Die Kommunikation zwischen den erwähnten Systemkomponenten erfolgt dabei vorzugsweise über Funkstrecken 24. Die Steuereinheit 23 steuert sämtliche Einzelprozesse und stimmt diese durch entsprechende Steuerbefehle aufeinander ab. Hierdurch wird eine vollautomatisierte Herstellung der Formteile ermöglicht.
Erfolgt ein Abruf oder eine Bestellung für ein bestimmtes Formteil oder einen Teilesatz, z.B. einen Koffenaumverkleidungssatz mit Teppichtyp A und Farbe B oder einen Teilesatz bestehend aus Stoßfänger, Türverkleidung, Kotflügel in der Farbe C und dem Dekor D, dann wird dieses externe Anforderungssignal an die zentrale Steuereinheit 24 übergeben. In einem frei gewählten Beispiel erhält sodann die Zuschneidestation 8 über die Steuereinheit 24 den Auftrag, den gewünschten Zuschnitt der Länge X von einer bestimmten Rolle Y abzuschneiden oder einen bereits vorhandenen Zuschnitt von einem bestimmten Stapel zu nehmen und in ein bestimmtes Werkzeug Z einzulegen. Nach dem Umform- und Beschneideprozess wird der Vorformling der entsprechenden Spritzgießmaschine 4 mit Hilfe der Industrieroboter 16 und der entsprechenden Fördertechnik 14 zugeführt und dort hinterspritzt. Dabei ist jede Spritzgießmaschine 4a, 4b, 4c, ..., 4n für die Herstellung eines bestimmten Formteils ausgebildet. So werden beispielsweise in der ersten Spritzgießmaschine 4a ausschließlich linke Kotflügel, in der zweiten Spritzgießmaschine 4b ausschließlich rechte Kotflügel, in der dritten und vierten Spritzgießmaschine 4c, 4d ausschließlich rechte bzw. linke Türen usw. hergestellt. Abschließend wird das fertige Formteil vom Roboter 20 abgelegt und kann weiterverarbeitet bzw. an den Kunden verschickt werden.
Durch die anforderungsgenaue Herstellung eines passenden Vorformlings und das Zusammenspiel von Vorformlingherstellung und Spritzgießen können in kürzester Zeit unterschiedlichste Formteile auf Kundenanforderung gefertigt werden. Diese besonders flexible Herstellung ist zudem gegenüber herkömmlichen Verfahren wirtschaftlich vorteilhaft.
Nach dem Herstellen der Formteile werden diese in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung an eine Folgeanlage (nicht abgebildet) übergeben, in der die Formteile automatisch oder manuell auf Fehler untersucht werden. Die automatische Qualitätskontrolle erfolgt dabei durch die Lesegeräte 15. Wird ein fehlerhaf tes Formteil gefunden, wird dieses aus der Anlage entfernt. Gleichzeitig wird der Steuereinheit 23 das Auftreten dieses Fehlers gemeldet. Die Steuereinheit 23 sendet daraufhin entsprechende Steuersignale an die erforderlichen Systemkomponenten, um die Herstellung eines Ersatzteils anzustoßen. Durch die zeitnahe Fehlerkontrolle und das flexible Herstellungssystem können Ersatzteile innerhalb kürzester Zeit nachgeliefert werden, so dass es zu keiner Verzögerung in der Auslieferung kommt. Alternativ dazu können selbstverständlich auch bereits vorgefertigte Ersatzteile aus einem Puffer verwendet werden, um das fehlerhafte Formteil zu ersetzen. Ergibt die Fehlerkontrolle, dass das Formteil fehlerfrei ist, erfolgt das Komplementieren und Zusammensetzen des Formteils mit zusätzlichen Komponenten, beispielsweise Parkdistanzsensoren, Nebelscheinwerfern od. dgl. an dafür vorgesehenen Komplementier- und Zusammenbauarbeitsplätzen (nicht abgebildet).

1: Vorrichtung
2: Vorformlingherstellungsanlage
3: Spritzgießanlage
4: Spritzgießmaschine
5: Materiallager
6: Materialrolle
7: Materialstapel
8: Zuschneidestation
9: Rundtisch
10: Umformstation
11: Umformwerkzeug
12: Roboter
13: Beschnittstation
14: Werkstückfördersystem
15: Lesegerät
16: Roboter
17: Lift
18: Pufferbereich
19: Roboterraum
20: Roboter
21: Schließeinheit
22: Spritzeinheit
23: Steuereinheit
24: Funkstrecke

Claims

Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit den Schritten – Herstellen eines Vorformlings mittels einer Vorformlingherstellungsanlage (2), – Zuführen des Vorformlings zu einer durch die Vorformlingherstellungsanlage (2) direkt belieferbaren Spritzgießanlage (3), – Einlegen des Vorformlings in die Spritzgießform einer Spritzgießmaschine (4) und – Hinterspritzen des Vorformlings mit einer Spritzgießmasse.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen des Vorformlings das Bereitstellen von insbesondere in Rollen- oder Stapelform vorliegenden Vorformlingmaterials in einem Materiallager (5) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen des Vorformlings das Zuschneiden des Vorformlingmaterials durch wenigstens eine von dem Materiallager (5) direkt belieferbare Zuschneidestation (8) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen des Vorformlings das Umformen des Vorformlingmaterials mittels wenigstens einer von dem Materiallager (5) bzw. der Zuschneidestation (8) direkt belieferbaren, ein Umformwerkzeug (11) aufweisenden Umformstation (10) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch das Versorgen der Spritzgießmaschinen (4) der Spritzgießanlage (3) mit Vorformlingen mittels eines zwischen Vorformlingherstellungsanlage (2) und Spritzgießanlage (3) angeordneten Werkstückfördersystems (14).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine zentrale Steuerung des Verfahrens, insbesondere auf Grundlage eines externen Anforderungssignals zur Anforderung eines Teiles oder eines Teilesatzes.
Vorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 – mit einer Vorformlingherstellungsanlage (2), – mit einer von der Vorformlingherstellungsanlage (2) direkt belieferbaren Spritzgießanlage (3) mit wenigstens einer Spritzgießmaschine (4).
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Mittel (16), insbesondere einen oder mehrere Industrieroboter, zum Zuführen des Vorformlings von der Vorformlingherstellungsanlage (2) zu der Spritzgießanlage (3).
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch Mittel (20), insbesondere einen oder mehrere Industrieroboter, zum Einlegen des Vorformlings in die Spritzgießform einer Spritzgießmaschine (4).
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorformlingherstellungsanlage (2) ein Materiallager (5) für insbesondere in Rollen- oder Stapelform vorliegendes Vorformlingmaterial aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorformlingherstellungsanlage (2) vorzugsweise mehrere, von dem Materiallager (5), insbesondere mittels eines oder mehrerer Industrieroboter, direkt belieferbare Zuschneidestationen (8) zum Zuschneiden des Vorformlingmaterials aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorformlingherstellungsanlage (2) vorzugsweise mehrere, von dem Materiallager (5) oder der Zuschneidestation (8), insbesondere mittels eines oder mehrerer Industrieroboter (12), direkt belieferbare Umformstationen (10) mit Umformwerkzeugen (11) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch ein Werkstückträgerfördersystem (14) zur Versorgung der Spritzgießmaschinen (4) mit Vorformlingen als Verbindungsglied zwischen Vorformlingherstellungsanlage (2) und Spritzgießanlage (3).
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (20) zum Einlegen des Vorformlings in die Spritzgießform, insbesondere die Industrieroboter, zugleich ausgebildet sind zum Entformen und/oder Ablegen der Formteile.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 14, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (23) zur zentralen Steuerung der Vorrichtung (1), insbesondere auf Grundlage eines externen Anforderungssignals zur Anforderung eines Teiles oder eines Teilesatzes.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 15, gekennzeichnet durch wenigstens eine Übergabestation (15) zur Qualitätskontrolle, wobei vorzugsweise jeder Spritzgießmaschine (4) eine Übergabestation (15) zugeordnet ist.